Question

粉煤灰(主要含有SiO₂、 Fe₂O₃、Al₂O₃等)是燃煤发电过程中产生的废渣。粉煤灰的综合利用具有很大的价值。

（1）煤炭在火炉中燃烧很旺时，在往炉膛内的热煤炭上喷洒少量水的瞬间，炉子内火会更旺。如果烧去同量的煤炭，喷洒过水的和没有喷洒过水的煤炭相比较，它们放出的总热量___ (填“相同”或“不相同”)。这是因为：________________________。

（2）研究人员通过实验对粉煤灰中铝和铁元素的分离工艺进行了研究。

①以硫酸溶液分解粉煤灰，使其中的铝、铁元素溶出，过滤实现初步分离。向分离所得的滤液中加入还原剂使Fe³⁺转化为Fe²⁺，结合下表分析其原因：___________________

物质	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3
沉淀区间(pH)	7.06~8 95	1.94~3.20	3.69~4.8

②使用碱性较弱的氨水为pH调节剂，进行分离实验。反应终点的pH对铝和铁分离效果的影响如图1。根据实验结果，为达到好的分离效果，反应过程中控制pH的范围是____________。

（3）工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成甲烷研究得出，甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)的关系如图2所示。

①T℃时，向1 L恒容密闭容器中充入0.3 mol CH₄只发生反应2CH₄(g)C₂H₄(g)+2H₂(g)。达到平衡时,测得c(C₂H₄)=c(CH₄)。该反应的△H___(填“>”或“<”)0，CH₄的平衡转化率为________。

②列式计算反应2CH₄(g)C₂H₂(g)+3H₂(g)在图中A点温度时的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度列式计算，不要求写单位，lg0.05=-1.3)。

Answer

相同 同量的煤炭燃烧.最终生成CO2，根据盖斯定律可知放热相同 Fe(OH)2和Al(OH)3沉淀的pH区间很相近，不易通过沉淀方法加以分离 答案在4.5~5之间均可 > 66.7% =5.0×104

【解析】（1）煤炭在火炉中燃烧很旺时，在往炉膛内的热煤炭上喷洒少量水的瞬间，炉子内火会更旺。如果烧去同量的煤炭，喷洒过水的和没有喷洒过水的煤炭相比较，它们放出的总热量相同。因为同量的煤炭燃烧.最终生成CO2，根据盖斯定律可知放热相同；（2）①向分离所得的滤液中加入还原剂使Fe3+转化为Fe2+，由表格数据可知，Fe(OH)2和Al(OH)3沉淀的pH区间很相近，不易通过沉淀方法加以分离；②反应终点的pH对铝和铁分离效果的影响如图1．根据实验结果，为达到好的分离效果，反应过程中控制pH的范围是略小于5 （或在4.5～5之间均可），因铝元素沉淀较多，铁元素还没有开始大量的沉淀；（3）①根据图象可知在其他条件不变的情况下升高温度乙烯的含量升高，这说明升高温度平衡向正反应方向进行，因此正方向是吸热反应，即△H>0；假设平衡时乙烯的物质的量是xmol，则根据方程式可知消耗甲烷的物质的量是2xmol，因此0.3-2x=x，解得x=0.1，所以甲烷的平衡转化率为；②根据图象可知平衡时甲烷、氢气、乙炔的平衡分压分别是104、104、，所以A点温度时的平衡常数Kp==5.0×104。